- Introducción
- Transformadores de
instrumentos - Banco
de baterías - Banco
de capacitores - Tableros de transferencia
- Mantenimiento a equipo
secundario - Bibliografia
SÍNTESIS UNIDAD 2: EQUIPOS
SECUNDARIOS
Los equipos secundarios se encargar de
proteger y supervisar la operación de los equipos
primarios, por tanto resulta altamente importante el conocimiento
de estos.
En el presente documento se expone el
transformadores de potencia, el transformador de corriente, el
banco de batería, el banco de capacitores, el tablero de
transferencia y el mantenimiento a los equipos
secundarios.
Un transformador de instrumento,
según Harper (2005), son aquellos transformadores para la
alimentación de equipos de medición, control y/o
protección., estos se dividen en 2 clases, transformadores
de corriente y transformadores de potencial.
Su uso es debido para:
Reducir en forma precisa, a
través de la transformación, la magnitud de la
corriente primaria o del voltaje del circuito a valores que
sean más fáciles de manipular por razones de
seguridad de personal.Para aislar el equipo secundario
(instrumentos de medición y/o protección) de
los voltajes primarios que son peligroso.Para dar a los usuarios mayor
flexibilidad en la utilización del equipo, en
aplicaciones tales como: medición y protección,
y para revisar la convivencia y posibilidad de aplicar el
mismo tipo de transformador de instrumento para aplicaciones
simultáneas en medición y
protección.
2.1.1Transformadores de
corriente.
Son aquellos transformadores, según
Harper (2005), son aquellos cuya función principal es
cambiar el valor de la corriente (1 a 5 Amperes regularmente) de
uno más o menos elevado a otro con el cual se puedan
alimentar instrumentos de medición, control o
protección, como amperímetros,
wattorímetros, instrumentos registradores, relevadores de
sobrecarga, etc.
Su construcción es similar a
cualquier transformador, su capacidad es relativamente baja (15 a
70 VA), son de tamaño reducido pero deben tener un
aislamiento de muy buena calidad, donde los materiales pueden ser
de resina sintética, aceite o líquidos no
inflamables. Normalmente están conectados a sistemas
trifásicos, por tanto, se pueden realizar las conexiones
trifásicas conocidas en los transformadores convencionales
(delta delta, estrella delta, etc.).
Los transformadores de corriente tipo dona
son aquellos donde su corriente es relativamente baja, por tanto
no tienen un devanado primario, ya que este lo constituye la
línea a la que van a conectarse.
Figura 1: Componentes de un TC.
Fuente: Harper, G. (2006).
Para la selección de un TC hay que
considerar:
Tipo de servicio o
aplicación.
Servicio interior.
Servicio intemperie (en tensiones de
115 kV y mayores).
Tipo de aislamiento, que depende de la
tensión nominal de operación, pueden ser tres
tipos:
En aire (baja
tensión).En resina epóxica (media
tensión en tableros y aplicaciones
industriales).En aceite (sumergido para alta
tensiones de 69 kV o mayores).
Condiciones de
operación.
Temperaturas máxima y
mínima.Elevación de temperatura de los
devanados.Altura de operación sobre el
nivel del mar.Velocidad del viento.
Coeficiente sísmico.
Contaminación.
Corriente nominal primario y
secundario.
Tabla 1: corrientes nominales en
TC"s.
Fuente: Harper, G. (2003).
Factor de sobrecarga.
Corriente térmica de
cortocircuito de corta duración.Corriente dinámica de
cortocircuito.Frecuencia nominal.
Carga nominal secundaria.
Clases de precisión.
Tabla 2: Clases de
precisión.
Fuente: Harper, G. (2003).
2.1.2 Transformadores de
potencia.
Son aquellos transformadores, según
Harper (2005), donde su función principal es de
transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la
corriente y se utilizan para alimentar instrumentos de
medición, control y/o protección que requieran
señales de voltajes.
Se construyen con un devanado primario y un
secundario generalmente de 115 volts, su capacidad es baja (15 a
60 VA), al igual que los TC"s los aisladores deben de ser de muy
buena calidad y se utilizan los mismos materiales antes
expuestos. También se conecta en cualquiera de las
conexiones trifásicas conocidas.
Para la selección de un TP se
utilizan los mismos puntos que en los TC"s, con las siguientes
diferencias:
Tensiones nominales: Como regla, en
sistemas de 115 kV o tensiones mayores siempre se deben
instalar transformadores monofásicos que se conectan
entre fase y tierra. Los voltajes normalizados se presentan
en la tabla 3.
Tabla 3: Tensiones normalizadas de
TP"s.
Fuente: Harper, G. (2003).
Los criterios constructivos generales de
los transformadores de potencial se enfocan en el nivel de
tensión que se va a operar, para esto, al igual que los
TC"s, los TP"s, se pueden dividir debido a su aislamiento, que
puede ser:
En aire (BT).
Figura 2: TP de aire.
Fuente: Harper, G. (2003).
En aceite o resina sintética
(MT).
Figura 3: TP de resina
sintética.
Fuente: Harper, G. (2003).
En aceite (AT).
Figura 4: TP de aire.
Fuente: Harper, G. (2003).
Es un conjunto de acumuladores que,
mediante los cargadores de baterías, almacenan corriente
directa a partir de la corriente alterna de la
subestación. Se utilizan como alimentación de
emergencia de las cargas y circuitos de servicios propios cuando
existen fallas o se da mantenimiento a los cargadores de
baterías o en las alimentaciones de corriente alterna de
las subestaciones, con la única diferencia que estos se
destinan para alimentar las cargas de corriente
directa.
Existen diferentes tipos de bancos de
baterías, entre ellos se encuentran:
Bancos cerrados:
Se utilizan en sitios de
telecomunicaciones, control y monitoreo, salas de computos y
shelters. Son compactas por lo que es muy recomendable su
instalación en lugares pequeños y además
tiene un mantenimiento reducido.
Figura 5: Banco cerrado.
Fuente: Generac (2004).
Bancos abiertos
Se utilizan cuando se necesita altas
densidades de corriente y especialmente una muy larga vida
útil, pero no es indicada para sitios cerrados sin buena
ventilacion y deben ser instaladas con especial
cuidado.
Figura 6: Banco abierto.
Fuente: Generac (2004).
Bancos especiales de Niquel
Cadmio
Son especialmente indicadas para una
expectativa de vida extremadamente larga y de gran confiabilidad,
su vida util es el doble que las acidas de mejor calidad pero con
un costo mucho mayor. Otra ventaja es la rapida recarga puesto
que acepta regimenes elevados de corriente. En cuanto a la
instalacion es de vital importancia una ventilacion estudiada y
adecuada por sus emisiones gaseosas peligrosas y requieren de un
mantenimiento riguroso.
Figura 7: Banco de Niquel
cadmio.
Fuente: Generac (2004).
Los bancos de capacitores de potencia son
agrupamientos de unidades montadas sobre bastidores
metálicos, que se instalan en un punto de la red de MT con
el objeto de suministrar potencia reactiva y regular la
tensión del sistema.
Figura 8: Banco de capacitores.
Fuente: Núñez, Saúl
(2010)
Para la selección de un banco de
capacitores, se presentan los siguientes criterios:
Conocer la potencia reactiva deseada y
dividir su valor en una determinada cantidad de capacitores
monofásicos de una potencia unitaria
normalizada.Conectar las unidades en una
conexión definida (estrella o doble estrella con
neutro flotante) para que los capacitores tengan una
tensión nominal igual a la tensión de fase del
sistema.Si es conveniente, dividir la potencia
total del banco en escalones, de modo de insertarlos
progresivamente en función de las necesidades de
potencia reactiva del sistema en cada momento.Instalar el banco en un sitio que
satisfaga las condiciones de seguridad, comodidad, facilidad
para su operación, control y mantenimiento, y que este
protegido contra intervenciones no autorizadas o
vandalismo.
Además de las unidades capacitivas
(con o sin fusibles internos), los bancos pueden incluir
elementos de protección, maniobra y control tales como
seccionadores fusibles, llaves de maniobra en vacío o en
aceite, sistemas de protección por desequilibrio,
controladores automáticos, reactancias de
inserción, etc.
De acuerdo con lo expuesto, se puede
clasificar a los bancos de capacitores en:
Para montaje en poste:
Los bancos fijos de MT pueden armarse por
agrupamiento, en disposición estrella con neutro flotante,
de capacitores monofásicos de MT diseñados para la
tensión de fase del sistema, y con potencias unitarias
normalizadas de 33.3, 50, 83.3, 100, 167, 200, 250, 300 y 400
kVAr, lo que permite construir bancos trifásicos de 100,
150, 250, 300, 500, 600, 750, 900 y 1200 kVAr, o múltiplos
de estas potencias.
Disponiendo estos bancos a aproximadamente
las 2/3 partes de la longitud del alimentador, se logra una
importante reducción de las pérdidas y de las
caídas de tensión, y una consecuente mejora de la
calidad del servicio prestado a los clientes
Para montaje a nivel "Silla y doble
silla".
Son bancos para instalación al nivel
del piso y se emplean principalmente en redes de
distribución, aunque también tienen
aplicación en la compensación de estaciones
transformadoras de mediana potencia. Esta forma constructiva
permite tanto el empleo de capacitores con fusibles internos como
unidades convencionales con fusibles externos del tipo de
expulsión.
Como el montaje se ejecuta a nivel del
piso, es necesario colocar un cerco perimetral en el recinto
donde se encuentra el banco o bien disponer de una estructura de
elevación, de modo que las partes vivas queden a mas de
2.5 m de altura.
Pueden armarse por agrupamiento, en
disposición estrella o doble estrella con neutro flotante,
de capacitores monofásicos de MT diseñados para la
tensión de fase del sistema, y con potencias unitarias
normalizadas de 33.3, 50, 83.3, 100, 167, 200, 250, 300 y 400
kVAr, lo que permite construir bancos trifásicos de 100,
150, 250, 300, 500, 600, 750, 900 y 1200 kVAr, o múltiplos
de estas potencias.
Para montaje a nivel "Box".
Son bancos compactos, que aprovechan las
ventajas de los capacitores con fusibles interiores, formando
configuraciones en doble estrella con neutro flotante, que
permiten el empleo de un sistema de protección por
desequilibrio de corrientes. Esta forma constructiva
también es posible mediante el empleo de capacitores
convencionales con fusible de expulsión
externo.
Se emplean en estaciones transformadoras de
rebaje de AT a MT estando generalmente conectados a las barras
principales de salida de la ET, las cuales por poseer una
potencia de cortocircuito considerable, requiere que los bancos y
sus dispositivos de maniobra estén dimensionados para
poder soportar las corrientes de falla en ese punto.
Como el montaje se ejecuta a nivel del
piso, es necesario colocar un cerco perimetral en el recinto
donde se encuentra el banco o bien disponer de una estructura de
elevación, de modo que las partes vivas queden a mas de
2.5 m. de altura.
Las potencias de estos bancos arranca
aproximadamente desde los 2000 kVAr y no tienen un limite
superior definido, pudiéndose por ejemplo agrupar sin
inconveniente 36 o mas capacitores de 400 kVAr formando de este
modo bancos de 14.4 MVAr o aun mayores, en tensiones que van
desde los 2.3 hasta los 36kV.
Esta forma constructiva también
admite la disposición en baterías
automáticas de varias etapas, cada paso estará
formado por un banco independiente, formado por los capacitores,
su protección de desequilibrio de corrientes, pero
además deberá incorporar reactancias de choque para
la limitación de las corrientes de
inserción:
Para montaje a nivel totalmente
protegidos.
Es el banco mas empleado en redes de
distribución secundaria y compensación individual
en la industria petrolera a la intemperie, en interior, y en
general cuando se desee recurrir a una construcción simple
y económica, que a la vez evite el uso de aparatosos
gabinetes o extensos cercos perimetrales.
Estos bancos de MT pueden armarse por
agrupamiento de una a cuatro unidades trifásicas hasta
3×2.3kV, y en disposición estrella con neutro flotante, de
capacitores monofásicos de MT diseñados para la
tensión de fase del sistema, hasta tensiones de 3×6.6kV, y
con potencias unitarias normalizadas de 33.3, 50, 83.3, 100, 167,
200, 250, 300 y 400 kVAr, lo que permite construir bancos
trifásicos de 100, 150, 250, 300, 500, 600, 750, 900 y
1200 kVAr. En general se prefiere el empleo de capacitores con
fusibles interiores lo que evita la adición de costosos
fusibles HHC, que por otro lado encarecerían la
forma contructiva, de modo que en el mismo banco compacto quedan
sintetizadas las funciones de compensación y
protección.
La acometida se realiza a través de
un buje prensacables apto para intemperie, siendo que el gabinete
superior existe espacio suficiente para los terminales del cable
de MT, con todos sus accesorios.
De capacitores en Celdas.
Estos bancos pueden ser fijos o
automáticos y ejecutarse para uso interior o
intemperie con el grado de protección que la
instalación requiera.
Fijos
Generalmente disponen de protección
externa por medio de fusibles de alta capacidad de
ruptura.
Pueden emplearse para compensación
individual de grandes motores de MT, o compensación fija
de barras empleando fusibles con seccionamiento.
Automáticos.
Se emplean generalmente para
compensación centralizada de barras de MT, disponiendo de
uno o varios pasos que pueden ser de potenciales diferentes, que
mediante una adecuada combinación, permite distintos
escalonamientos de potencia reactiva disponible.
El tablero de transferencia es un equipo
que permite que la planta eléctrica opere en forma
totalmente automática supervisando la corriente
eléctrica de la red comercial.
Figura 9: Tablero de
transferencia.
Fuente: Editel (S. F.).
Sus funciones son:
Censar el voltaje de
alimentación.Dar la señal de arranque a la
planta cuando el voltaje falta, baja o sube de un nivel
adecuado.Realizar la transferencia de la carga
de la red comercial a la planta y viceversa.Dar la señal a la unidad de
fuerza para que haga el cambio cuando se normaliza la
alimentación (re transferencia).Retardar la re transferencia para dar
tiempo a la compañía suministradora de
normalizar su alimentación.Retardar la señal de paro al
motor para lograr su enfriamiento.Mandar la señal de paro al motor
a través del control maestro.Mantener cargado el
acumulador.Permitir un simulacro de falla de la
compañía suministradora.
Mantenimiento preventivo:
Es el más utilizado y se realiza
antes de que ocurra una falla o avería, se efectúa
bajo condiciones controladas sin la existencia de algún
error en el sistema.
Mantenimiento correctivo:
Es el aplicado cuando ocurre una falla o
avería inesperada, se efectúa bajo condiciones de
riesgo y se estudia el origen del error en el sistema que causo
la falla.
Pasos a seguir en el mantenimiento a las
subestaciones eléctricas:
• Bajar cada uno de los interruptores
principales con que se cuente en el lugar donde se esté
prestando el servicio, con la finalidad de no averiar
instrumentos o dañar el sistema
eléctrico.
• Solicitud de libranza: se tramita
con el ente de comisión estadal de electricidad, 2 semanas
antes de realizar el mantenimiento preventivo y se le comunica a
los consumidores la interrupción del servicio.
• Limpieza de aislamientos: consiste
en limpiar los aislamientos de la subestación, y este se
refiere a lo que es la limpieza de cuchillas fusibles, lijar las
áreas de contactos, limpieza de los apartarrayos,
verificar el estado en que se encuentran, limpieza de aisladores
de paso, que estos no se encuentren rotos o despostillados
etc.
• Limpieza de tableros: Consiste en
retirar el polvo y la suciedad en los interruptores
principales.
• Inspección de los
transformadores secundarios: realizar inspección visual,
checar válvulas, nivel de aceite e inspección
mediante equipos especializados (como la cámara
termográfica) para inspeccionar de que el transformador
este operando en buenas condiciones.
Seguridad para las subestaciones
eléctricas
Para evitar las negligencias en las
Subestaciones Eléctricas se debe considerar
que:
• Todas las partes metálicas
deben estar a l potencial de tierra.
• El área perimetral debe estar
aterrizada en su totalidad.
• El nivel de aislamiento de los
componentes activos de la S.E. deben superar el Nivel
básico de Impulso.
• Toda la capacidad térmica de
los aisladores ha de superar los 90ºC.
• La altura de las barras respecto al
suelo ha de ser mayor de 3 metros.
• No se permite el tránsito de
personas por áreas de la subestación que se
encuentren energizadas.
• La distancia mínima entre la
cerca perimetral y el transeúnte es de un 1.5
metros
• Los colores de barras para el bus
mínimo según el voltaje seguridad para las
subestaciones eléctricas.
Núñez, Saúl (2010),
"Banco de capacitores", extraído el 10/03/2011,
de: http://circuitos2eo.wordpress.com/
Editel (S.F.), "Tableros de
transferencia", extraído el 10/03/2010, de:
http://www.editel.com.mx/pages/PagsProductos/PlantasEmergencia.htm
Harper, G. (2005)., "Fundamentos de
instalaciones eléctricas de media y alta
tensión"., Editorial Limusa;
México.
Harper, G. (2005)., "Elementos de
diseño de subestaciones eléctricas".,
Editorial Limusa; México.
Harper, G. (2004)., "Manual de
instalaciones eléctricas industriales"., Editorial
Limusa; México.
Autor:
Lira Martínez Manuel
Alejandro
DOCENTE: ING. CHIMAL Y ALAMILLA
FLORENTINO
